北宋科学家沈括

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摘要

介绍中国历史上北宋卓越的科学家沈括磁学及声学贡献。

沈括(1031-1095),字存中,浙江钱塘(今杭州)人,中国历史上卓越的科学家。

北宋科学家沈括

沈括于1063年考中进士,不久升为太史令。1072年兼任提举司天监,大部分时间在开封研究天文,改革历法。1082年西夏攻永乐、绥德二城,沈括奉命力保绥德,因永乐失守,连累坐贬,调为均州团练副使,实际上被软禁。1085年哲宗即位大赦,恢复自由。1088年退居润州,筑梦溪园,汇集平生见闻,撰写了《梦溪笔谈》。沈括学识渊博,成就卓著,在天文、地学、数学、物理、化学、生物、医药以及水利、军事、文学、音乐等许多领域都有精湛的研究和独到的见解。他一生撰书多种,据《宋史·艺文志》载,其著述有22种155卷,但据《梦溪笔谈》和宋代诸家书目,此外尚有18种。现在尚存的只有《梦溪笔谈》26卷、《补笔谈》3卷、《续笔谈》1卷、《长兴集》残存本19卷和《苏沈良方》中的一部分沈括医方,其他均已失传。

沈括的物理知识是多方面的,其研究成果也是极其丰富而珍贵的。《梦溪笔谈》中涉及力学、光学、磁学、声学等领域。特别在磁学方面研究成果尤为卓著。在声学方面,用纸人显示声音的共振,是沈括的一个发明。古代的琴(或瑟)上,都有宫、商、角、徵、羽、少宫等弦,其少宫、少商分别比官、商高八度音。他剪了一个纸人放在少宫或少商弦上,弹动宫弦或商弦时,在相应的少宫或少商弦上的纸人就会跳动起来,而弹其他弦时,纸人则不动。用两只琴(或瑟),将纸人放在一只琴的弦上,弹动另一只琴时,相应的弦上的纸人就会跳动。沈括将这种情形统称为“应声”,并指出这是正常的规律。沈括在声学上还提出了“虚能纳声”的见解,即将牛革箭袋放在地上当枕头,“附地枕之,数里内人马声,则皆闻之”。从现代物理学观点看来,这是由于地面下传来的声波能量衰减小,而箭袋的空腔起了集声作用的缘故。此外,他还研究了古乐钟的发声、古琴的制作和传声等。

沈括一生致志于科学研究,在众多学科领域都有很深的造诣和卓越的成就,被誉为“中国整部科学史中最卓越的人物”。其代表作《梦溪笔谈》,内容丰富,集前代科学成就之大成,在世界文化史上有着重要的地位,被称为“中国科学史上的里程碑”。

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